人机界面HMI冲击试验

人机界面（HMI）冲击试验是验证HMI设备在运输、安装或使用过程中承受机械冲击能力的关键测试。通过模拟实际环境中可能遇到的冲击载荷（如跌落、碰撞、振动传递等），评估其结构强度、电气连接可靠性和功能稳定性。该试验可帮助优化HMI的抗冲击设计，确保其在工业控制、车载仪表、医疗设备等场景下的长期可靠性，同时满足IEC、ISO等国际标准对电子设备机械耐受性的强制要求。

人机界面HMI冲击试验目的

验证HMI在突发冲击载荷下的结构完整性，防止外壳破裂或内部元件脱落

确保显示屏、按键、触控模块等交互组件在冲击后保持功能正常

检测PCB焊接点、连接器接口在机械冲击下的电气连续性

评估固定支架、安装结构的抗冲击性能，避免设备松脱风险

满足车载电子设备ISO 16750、工业控制EN 60068等标准强制要求

人机界面HMI冲击试验方法

半正弦波冲击法：模拟设备跌落或碰撞场景，设定特定加速度和脉宽

梯形波冲击法：用于评估设备对长持续时间冲击的耐受能力

实际运输模拟法：通过跌落试验台重现物流过程中的多角度冲击

共振点冲击法：针对设备固有频率进行针对性冲击测试

多轴复合冲击法：同时施加X/Y/Z三轴冲击载荷的严苛测试

人机界面HMI冲击试验分类

按冲击类型：机械碰撞冲击/爆炸冲击/弹道冲击

按应用领域：车载HMI抗冲击/工业HMI抗震/医疗HMI抗跌落

按测试条件：工作状态冲击/非工作状态冲击

按冲击方向：垂直冲击/水平冲击/多轴复合冲击

按能量等级：功能性冲击/破坏性极限冲击

人机界面HMI冲击试验技术

冲击波形选择技术：根据应用场景选择半正弦/方波/锯齿波形

加速度精确控制技术：采用闭环伺服系统实现±5%精度控制

夹具动态耦合技术：通过模态分析设计专用工装避免能量衰减

多轴同步激励技术：XYZ三轴气动冲击台实现空间复合冲击

非接触测量技术：激光测振仪实时监控设备响应特性

失效模式分析技术：通过高速摄像记录结构变形过程

环境复合试验技术：结合温度/湿度环境进行综合应力测试

参数迭代优化技术：基于响应面法自动修正冲击参数

能量谱分析技术：通过FFT转换评估冲击能量分布

虚拟仿真预测试技术：ANSYS/LS-DYNA软件模拟冲击过程

人机界面HMI冲击试验步骤

1、依据产品规格书确定冲击量级和测试轴向

2、设计专用夹具确保冲击能量有效传递

3、进行预冲击测试校准设备参数

4、正式测试时保持设备通电状态

5、每个轴向实施3次正反向冲击

6、冲击后立即进行功能检测

7、拆解检查内部结构损伤情况

人机界面HMI冲击试验所需设备

电动/液压冲击试验台（最大加速度1000g以上）

三轴加速度传感器及数据采集系统

动态信号分析仪（带宽≥20kHz）

高速摄像系统（帧率10000fps以上）

专用电磁屏蔽测试工装

自动化的功能检测平台

环境试验箱（温湿度可控型）

人机界面HMI冲击试验参考标准

IEC 60068-2-27: 电子设备基本环境试验规程-冲击试验

MIL-STD-810G Method 516.6: 军用设备冲击测试标准

ISO 16750-3: 道路车辆电气电子设备机械负荷

GB/T 2423.5-2019: 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法 试验Ea和导则:冲击

EN 61373: 轨道交通设备冲击和振动要求

JESD22-B104D: 半导体器件机械冲击试验

ASTM D3332-99: 包装件跌落冲击试验方法

SAE J1757-2: 车载电子模块冲击测试程序

IEC 60945: 航海电子设备环境试验要求

GJB 150.18A-2009: 军用装备实验室环境试验方法 冲击

人机界面HMI冲击试验合格判定

外观检查：外壳无裂纹，显示屏无破碎，按键无卡滞

功能测试：触控灵敏度偏差≤15%，背光均匀性达标

电气性能：接口阻抗变化≤10%，信号传输无误码

结构完整性：内部固定件无位移，焊点无脱落

性能保持：冲击后设备启动时间变化≤20%

人机界面HMI冲击试验应用场景

车载仪表HMI：满足ISO 16750对50g/11ms的冲击要求

工业控制面板：承受生产现场设备启停引起的机械冲击

医疗设备操控终端：通过IEC 60601-1-11抗跌落认证

户外设备HMI：验证IP防护结构在冲击后的密封性能

军工设备控制界面：满足MIL-STD-810G的爆炸冲击要求